Thuật toán là một khái niệm rất quen thuộc trong lĩnh vực kỹ thuật. Bài viết này sẽ giới thiệu với bạn đọc về khái niệm thuật toán, đặc điểm của thuật toán và 11 thuật toán mà lập trình viên nên biết.
Contents
Thuật Toán Là Gì?
Theo định nghĩa của Wikipedia, thuật toán là:
“Một thuật toán là một tập hợp các quy trình hoặc quy định, có thể được thực hiện bằng máy tính hoặc các công cụ khác, nhằm giải quyết một vấn đề cụ thể.”
Nói một cách dễ hiểu, thuật toán là công thức được sử dụng để giải quyết một vấn đề cụ thể. Nó là những phương pháp mà bạn chỉ cần làm theo đúng quy trình để đạt được kết quả tối ưu.
Đặc Điểm Nhận Biết Thuật Toán
- Tính chính xác (Precision): Đây là yếu tố quan trọng nhất của một thuật toán. Thuật toán phải mang tính chất khả dụng và khách quan.
- Tính hữu hạn (Finiteness): Một thuật toán phải là hữu hạn, có số lượng lệnh giới hạn và có thể đếm được.
- Đầu vào (Input): Một thuật toán yêu cầu một số giá trị đầu vào.
- Đầu ra (Output): Khi kết thúc một thuật toán, bạn sẽ có một hoặc nhiều kết quả.
- Tính rõ ràng (Unambiguity): Một thuật toán hoàn hảo phải có các hướng dẫn rõ ràng và dễ hiểu.
- Tính độc lập (Independence): Một thuật toán nên có hướng dẫn từng bước, độc lập với bất kỳ code lập trình nào.
Tại Sao Cần Dùng Thuật Toán?
Chúng ta cần thuật toán vì những lý do sau:
Nâng cao hiệu quả làm việc
Trong lập trình, có nhiều cách khác nhau để giải quyết một vấn đề. Tuy nhiên, các phương pháp sẽ cho ra hiệu quả và hiệu suất giải quyết vấn đề khác nhau. Vì vậy, cần sử dụng thuật toán để vấn đề được giải quyết nhanh chóng, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc.
Một thuật toán tốt sẽ giúp chương trình máy tính tạo ra kết quả chính xác và tốt hơn. Ngoài ra, thuật toán cũng giúp cải thiện tốc độ của chương trình.
Sử dụng hợp lý các nguồn lực
Trong quá trình thực thi chương trình, máy tính yêu cầu một dung lượng bộ nhớ trống. Việc chọn thuật toán phù hợp sẽ đảm bảo chương trình sử dụng ít bộ nhớ nhất.
11 Thuật Toán Mà Một Lập Trình Viên Nên Biết
Thuật Toán Sắp Xếp (Sorting Algorithm)
Sắp xếp các tập dữ liệu thô là một bước quan trọng trong khoa học máy tính và dữ liệu. Dưới đây là một số thuật toán sắp xếp phổ biến:
Thuật Toán Sắp Xếp Chèn (Insertion Sort)
Thuật toán sắp xếp chèn sẽ lần lượt chọn giá trị của các phần tử trong mảng và so sánh với các giá trị phía trước vị trí của nó. Nếu tìm được vị trí phù hợp, phần tử đó sẽ được chèn vào vị trí thích hợp giữa các giá trị trước, đảm bảo mảng được sắp xếp theo thứ tự.
Thuật Toán Sắp Xếp Chọn (Selection Sort)
Thuật toán sắp xếp chọn chia dữ liệu thành hai phần “đã sắp xếp” và “chưa sắp xếp”. Thuật toán sẽ quét phần chưa được sắp xếp để tìm giá trị nhỏ nhất và chuyển nó đến phần đã sắp xếp.
Thuật Toán Sắp Xếp Nổi Bọt (Bubble Sort)
Thuật toán sắp xếp nổi bọt hoạt động bằng cách quét qua các mục trong danh sách và hoán đổi các mục liền kề nếu chúng đứng không đúng thứ tự.
Thuật Toán Sắp Xếp Nhanh (Quick Sort)
Thuật toán quick sort áp dụng cách thức “chia để trị” để sắp xếp một cách nhanh chóng. Thuật toán chọn một phần tử làm chốt và chia dãy thành hai phần: dãy con trái và dãy con phải. Quá trình được lặp lại cho đến khi mỗi danh sách chỉ có một mục.
Thuật Toán Sắp Xếp Trộn (Merge Sort)
Thuật toán merge sort sử dụng phương pháp chia để trị để giải quyết các bài toán dữ liệu lớn và phức tạp. Nó chia cấu trúc dữ liệu thành các nửa và sau đó hai danh sách con được hợp nhất với nhau.
Thuật Toán Tìm Kiếm (Searching Algorithms)
Tìm kiếm là chức năng cơ bản trong lĩnh vực IT và đóng vai trò quan trọng trong lập trình. Dưới đây là hai thuật toán tìm kiếm phổ biến:
Thuật Toán Tìm Kiếm Tuần Tự (Linear Search)
Thuật toán tìm kiếm tuần tự được sử dụng để tìm một phần tử hoặc thông tin cụ thể trong một tập dữ liệu chưa được sắp xếp.
Thuật Toán Tìm Kiếm Nhị Phân (Binary Search)
Thuật toán tìm kiếm nhị phân tìm kiếm dữ liệu theo khoảng thời gian. Với cách tiếp cận này, thuật toán chia mảng thành hai phần và tiến hành tìm kiếm phù hợp với giá trị cần tìm.
Thuật Toán Đồ Thị (Graph Algorithms)
Đồ thị là một công cụ quan trọng trong trực quan hóa dữ liệu. Dưới đây là một số thuật toán đồ thị phổ biến:
Thuật Toán Tìm Kiếm Theo Chiều Rộng (Breadth-First Search)
Thuật toán tìm kiếm theo chiều rộng duyệt đồ thị và sử dụng hàng đợi để ghi nhớ các đỉnh liền kề để bắt đầu quá trình tìm kiếm.
Thuật Toán Tìm Kiếm Theo Chiều Sâu (Depth-First Search)
Thuật toán tìm kiếm theo chiều sâu triển khai khám phá các đỉnh dọc theo một nhánh và sau đó quay trở lại dọc theo nhánh khác.
Thuật Toán Tìm Đường Đi Ngắn Nhất Dijkstra (Shortest-Path)
Thuật toán Dijkstra giúp tìm đường đi ngắn nhất từ một nguồn đến các đỉnh khác trong một cấu trúc đồ thị.
Thuật Toán Kruskal và Prim
Thuật toán Kruskal và Prim giúp tìm cây bao trùm nhỏ nhất trong một cấu trúc đồ thị có trọng số.
Lời Kết
Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu về khái niệm thuật toán và được giới thiệu với 11 thuật toán quan trọng trong lập trình. Hãy chọn thuật toán phù hợp để giải quyết các vấn đề của bạn và chúc bạn thành công!